(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の安全構成であって、前記安全構成は、横転する事故の場合に、前記車両の搭乗者を保護するために適用される安全装置と、
前記安全装置の起動をトリガするための信号を与えることに適用されるロールセンサ構成とを備え、
横転するロール、または、前記横転が予測されるロールが検出された場合に、前記信号を与えるものであって、
前記ロールセンサ構成は、前記検出のために、前記ロールセンサ構成における計算は、
ａ）前記車両の長軸回りの角速度（ωｘ）と、
ｂ）前記車両の長手方向速度または前記車両の所定方向における速度から、いずれかを選択した速度に関係づけられた速度のパラメータと
の双方に応答して行われるものであり、かつ、
前記角速度（ωｘ）の瞬間角速度が所定のしきい値に到達した場合にのみ、前記信号を生成し、前記しきい値は、前記車両の長手方向速度の関数、または、前記車両の所定の方向における速度の関数になっている
ことを特徴とする安全構成。
【請求項２】
前記ロールセンサ構成は、前記角速度（ωｘ）を測定するための角速度センサと、前記車両の長手方向速度を測定するためのスピードメータとを有することを特徴とする請求項１記載の安全構成。
【請求項３】
前記しきい値は、前記車両の長手方向速度の関数であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の安全構成。
【請求項４】
前記しきい値は、前記車両の横方向速度の関数であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の安全構成。
【請求項５】
前記角速度（ωｘ）は、所定の参照角速度と比較され、そして、前記角速度（ωｘ）が前記参照角速度を超えた場合に、所定の期間を測定するためのタイミング手段が動作し、前記タイミング手段は、前記所定の期間だけ前記角速度（ωｘ）が前記しきい値に到達されたことにもとづいて、前記ロールセンサ構成が前記信号を与えることを許容するように動作することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の安全構成。
【請求項６】
前記ロールセンサ構成は、さらに、前記車両の瞬間横方向加速度を決定するための手段と、前記車両の瞬間横方向加速度が、前記車両の瞬間横方向加速度に対する所定のしきい値を超えない場合は、前記トリガの動作を禁止するための手段とを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の安全構成。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、安全構成に関し、特に自動車のような車両の安全構成に関する。
【０００２】
自動車を巻き込む致命的な全事故の実質的な割合は、自動車が長手方向の軸、即ち車両のｘ軸の回りを少なくとも９０°にわたって回転する事故である。このような事故は、横転事故と呼ばれる。
【０００３】
車両のロール（横転）は、いくつかの異なるメカニズムによって引き起こされる。例えば、車両は、カーブまたは他の固体対象物中にスライドしたり、あるいは排水溝中に乗り入れまたはスライドしたり、あるいは傾斜面を滑落することがある。車両はまた、比較的高い摩擦係数を有する表面、例えば路面または地面を横切ってスライドすることもある。例えば、車両の１以上の車輪は、路肩で泥内にスライドすることがある。固形障害物中または泥上にスライドした場合は、車両の車輪がその障害物または泥と接触することに起因して車両に作用する力は、車両を効果的に横転状態に「トリップ」させる。
【０００４】
典型的な横転事故では、車両の運転者または搭乗者が車両から投げ出される実質的な危険性がある。そのような事故で生ずる典型的な傷害は、頭部または顔面に対する傷害であり、また殆どのケースでは、これらの傷害は、車両から完全にまたは部分的に投げ出されることに起因して地面と接触することによる傷害である。
【０００５】
自動車の安全構成を提供することが提案されている。この構成では、可膨張性要素が設けられ、膨張したときに、車両の運転者または搭乗者に隣接して拡張するカーテンを形成する。このカーテンは、車両の運転者または搭乗者と、車両の側面に開口するドアまたは窓との間に配置されている。このタイプの可膨張性要素は、「膨張可能なカーテン」と呼ばれることがある。しかしながら、そのような可膨張性要素は、横転事故の最中に、車両の運転者または搭乗者に対する保護を与えるために、適切な時間で膨張されなければならない。
【０００６】
膨張可能なカーテンのような可膨張性要素の膨張を開始するために、種々のセンサが提供されているが、そのようなセンサが必ずしも安全装置の展開に対して適切なトリガ信号を与えるものではないことが確認されている。特に、車両が泥トリップまたはカーブトリップ横転に巻き込まれた場合である。
【０００７】
本発明は、改良された安全構成を提供することを探求している。
【０００８】
本発明によると、車両の安全構成であって、前記安全構成は、横転事故の場合に車両の搭乗者を保護することに適用される安全装置と、この安全装置の起動をトリガする信号を与えることに適用されるロールセンサ構成とを備え、前記信号は、車両のロールまたは予期されたロールが検出された場合に与えられ、前記ロールセンサ構成は、
ａ）車両の長軸回りの角速度（ωｘ）、または車両の長軸回りのロールの実際の角度（αｘ）から選択された角度パラメータと、
ｂ）車両の合計速度、または車両の所定方向の速度から選択された車両速度に関連した速度パラメータと
の双方に応答するものであることを特徴とする安全構成が提供される。
【０００９】
車両の合計速度は、車両の長手方向速度でよく、また車両の所定方向の速度は、車両の横方向速度でよい。
【００１０】
前記ロールセンサ構成は、車両の長軸回りの角速度に応答し、また車両の合計速度に、あるいは長手方向速度または横方向速度のような車両の速度成分にも応答することが好ましい。
【００１１】
前記ロールセンサ構成は、前記角速度（ωｘ）を測定するための角速度センサと、車両の長手方向速度を測定するためのスピードメータとを有することが便利である。
【００１２】
前記信号は、車両の瞬時角速度が所定のしきい値に到達した場合にのみ生成され、前記しきい値は、車両の速度または車両の所定方向の速度の関数であると有利である。
【００１３】
一実施例では、前記車両の速度の関数は、車両の長手方向速度の関数である。
【００１４】
他の実施例では、前記車両の速度の関数は、車両の横方向速度の関数である。
【００１５】
前記車両の角速度は、所定の参照角バルブと比較され、そして、前記車両の角速度が前記参照速度を越えた場合は、所定の期間を測定するためのタイミング手段が起動され、前記タイミング手段は、前記速度依存しきい値が前記所定の期間だけ到達されたことに起因して、前記安全構成がトリガ動作を可能にすると便利である。
【００１６】
前記信号は、車両の合計速度または車両の速度成分の関数である前記角速度（ωｘ）が所定のしきい値を越えた場合に、または前記角速度が車両の既存のロール角度の関数であるしきい値を越えた場合に生成されると有利である。
【００１７】
前記センサ構成は、車両の瞬時横方向加速度を決定するための手段と、前記車両の瞬時横方向加速度が所定のしきい値を越えない場合はトリガ動作を禁止するための手段とを有すると便利である。
【００１８】
この発明がより容易に理解されるようにするために、そしてその異なる特徴が認識できるようにするために、この発明が、添付の図面を参照しながら例を挙げて説明される。
【００１９】
添付された図面の図１を初めに参照すると、この図は、自動車を泥トリップロールが起きそうな条件に投入することによって導入された複数の実験について、車両の角速度（長手方向の軸回りの回転）を時間に対してプロットしたものである。この車両は、各実験では、所定の一定摩擦係数（μ）で横方向に表面を横断して移動したが、異なる初期横方向速度を有していた。各ケースでは、車両の初期角速度は同じであり、グラフの領域１で示されるように、そこでは全てのプロットが実質的に重なっている。このグラフに示される点ＲＴＦは、「点火が必要とされる時期」であり、それは、安全装置が車両の搭乗者に対して十分な保護を提供するものである場合に、横転状態が存在したとき、その安全装置が駆動されるべき瞬間を指示している。
【００２０】
ある状況では、破線２，３で示されるように、車両はロールしなかった。何故ならば、車両の「トリップ」後の横方向速度は、ロールが不可避である位置まで車両を「持ち上げる」には十分でなかったためである。
【００２１】
プロット４として実線で示される異なるプロットでは、車両はロールした。プロット４は、ロールが起こる限界条件を実際に表している。車両が「トリップ」後により高い横方向速度を有していたプロット５，６，７として示される異なるプロットでは、車両はロールした。
【００２２】
図１では、１００ミリ秒（ｍ／ｓ）後に、プロットの全てが実質的に重複していることが判る。これは、１００ｍ／ｓ時点で車両が「ロール」しているか、「非ロール」状況にあるかに関して有意な信号を生成することが不可能であることを意味している。実際、１７５ｍ／ｓでは、プロット３は依然としてプロット４と重複しており、この瞬間でさえも、車両が「ロール」しているか、「非ロール」状況にあるかを、角速度から決定することが可能ではない。プロット４は、ロールに導く最初のプロットであり、そしてこれは僅か２００ｍ／ｓ後に他のプロットから分岐する。
【００２３】
横転のケースでは、サイドカーテン、または車両の運転者や搭乗者を保護することに使用される他の安全装置は、角速度のプロットが分岐するよりも前のＲＴＦの瞬間に起動されることが重要である、ということが理解されるべきである。かくして、角速度単独では、安全装置を起動するためのトリガ信号を生成することに使用されるパラメータとしては適切ではない。
【００２４】
図２に移ると、同じ実験について、車両の横方向加速度が時間に対してプロットされている。このグラフは、全てのプロットが重複しているセクション２０を組み入れており、このプロットが、事故になる１００ｍ／ｓ前までは確かに重複したままであることが判る。プロットが分岐し始めるのは、およそ１００ｍ／ｓ時点である。約１５０ｍ／ｓ後に、プロットは分岐して、非ロール状況に関係した２本の破線２１，２２と、ロール状況にある異なる実線２３とを、異なるプロット２４，２５，２６，２７と共に形成していることが判る。約２００ｍ／ｓが経過するまでは、「ロール」状況と「非ロール」状況とを区別することが困難であることが判る。安全装置が車両の搭乗者に対して十分な保護を与える場合に、横転状況が存在してその安全装置が起動されるべき瞬間を指示する点ＲＴＦは、重複したプロットが分岐するよりも前である。かくして、車両の横方向加速度は、安全装置に対するトリガ信号を生成することに使用されるパラメータとしては適切ではない。
【００２５】
かくして、ロールを起こす「トリップ」後の最初の１５０〜２００ｍ／ｓの間は、安全装置が時間内に起動されるとすれば、この期間が経過する前に起動が開始しなければならないにもかかわらず、車両がロールしているか否かを区別することは困難である。
【００２６】
しかしながら、泥の場合とカーブの場合について発見されていることは、横転の条件が、初期横方向速度Ｖｙ（これは初期長手方向速度ｅｘに依存する）と、泥と車両の間の摩擦係数（μ）とに依存するという点である。カーブは、非常に高い、例えば３．０より大きい摩擦係数μに対応するものと考えることができる。
【００２７】
摩擦係数μが十分に大きければ、車輪に作用する重心より低い横方向の力は、車両の一方の側面を上昇させるに十分大きなトルクを生成する。車両が横方向にスライドすると、横方向の運動エネルギ（Ｖｙに対応する）は、回転エネルギおよび／または摩擦の結果としてスライドする車輪によって生成された熱エネルギに次第に転移される。
【００２８】
横転は、車両が、全ての横方向速度が消耗される前に、開始されるべきロールに対して十分な回転エネルギを得た場合にだけ起こる。
【００２９】
一方で、摩擦係数μが十分に大きいと、トルクは次第に角速度を生成する。これは測定することが可能である。
【００３０】
図３は、一特定車両に対し、「点火が必要とされる時期」（ＲＴＦ）の前の最大角速度を、泥とカーブのケースについて、車両の最小初期横方向速度の関数として示したグラフである。このグラフで異なる点は、異なる摩擦係数μを表している。
【００３１】
５ｍ／ｓ以下のｙ,initについては、運動エネルギは、ロールに必要とされるエネルギより小さい。換言すれば、車両が非常に低い横方向エネルギだけを有している場合は、その車両はロールすることがない。
【００３２】
摩擦係数μが余りにも小さい（１．０４未満）と、トルクは小さすぎて車両を持ち上げることができない。かくして、ロールは、如何に初期横方向速度が大きくても、決して起こることがない。換言すれば、車両がスライドしている表面が極めて滑りやすいと、車両はロールしない。グラフでは、これは最大ωｘ（常に０．５ＲＡＤ／Ｓより大きい）に対応する。
【００３３】
角速度と横方向速度とを考慮することによって「ロール」状況は予測できる、という発見に照らして、本発明は、新規なアルゴリズム、またはその代わりに、アルゴリズムを実施するための装置を誘導した。このアルゴリズムは、横転事故開始後の比較的短い時間内に、安全装置に対して十分なトリガ信号を提供するものと信じられている。
【００３４】
次に添付図面の図４を参照すると、本発明の一実施例を示すブロック図が提供されている。これは、車両のロールまたは予期されたロールが検出された場合に、安全装置の起動をトリガするための信号を与えるロールセンサ構成の形態である。
【００３５】
添付図面の図４を参照すると、第１のセンサ３０が設けられている。これは、長手方向即ちｘ軸の回りの車両の回転速度を、ラジアン／秒として検知するセンサの形態である。このパラメータは、ωｘと呼ばれる。
【００３６】
この装置はまた、車両の初期速度を検知することに適用されるセンサ３１を組み込んでいる。測定される速度は、車両の長手方向の速度であり、かくしてこの速度は、Ｖｘとして表される。ここで、ｘは車両の長手方向軸である。この速度センサは、勿論、車両のスピードメータであってもよい。
【００３７】
横方向速度が、車両の初期長手方向速度に密接に関係していることがある、という点は理解されるべきである。特に、車両がスライドおよび／またはスピンしている状況下で、車両がスライドして斜めになるか、またはスライドしながらスピンする場合は、長手方向の速度は部分的に、または殆ど完全に横方向の速度に変換される。事実、全ての横方向速度は、長手方向速度に由来している。
【００３８】
センサ３０の出力は、初期プロセッサ３２に与えられ、ここで角速度ωｘが参照値ω２（αｘ）と比較される。この参照値は、車両の瞬時ロール角度αｘの関数である。これは、角速度ωｘを積分することによって以下のように計算される。
【００３９】
【数１】
0004442743.tif 000002
【００４０】
結果として、この参照値は、車両によって既に実行されたロールの実際の角度に関して変化する。車両が、例えばｘ軸回りで約４０°回転することによって実質的なロールを既に実行した場合は、非復帰点を超えて車両を通過させるために、非常に低い角速度だけが必要とされる。即ち、車両の重心が、車両の地面に接触している１もしくは複数の車輪の垂直方向上側に配置された点を超えて通過するときに、ロールは不可避となる。プロセッサ３２のアルゴリズムは、例えば、ωｘ＞（ｋ１−ｋ２・αｘ）である。ここで、ｋ１およびｋ２は定数である。プロセッサ３２の出力は、ＯＲゲート３３に供給される。
【００４１】
センサ３０の出力はまた、弁別器３５を介して第２のプロセッサ３４へも与えられる。また速度センサ３１の出力はまた、第２のプロセッサ３４へも与えられる。プロセッサ３４では、ｘ軸回りの回転の瞬時速度ωｘが、車両の初期速度の関数である参照値ω１（Ｖｘ）と比較される。一般的には、車両の初期速度が大きいほど、横転を起こさせるに必要な回転速度は低い。関数ω１（Ｖｘ）は、図３のグラフのように、最大ωｘをω１に、また初期横方向速度Ｖｙを初期長手方向速度Ｖｘに置換することによって、選択できる。この関数は、１０ｍ／ｓより右側の水平な線を含むべきである。
【００４２】
上述したようにプロセッサ３４によって与えられた出力信号は、横転状況または潜在的横転状況が始まった後の最初の所定期間内に、安全装置の起動をトリガするために価値ある結果を提供するものであると判定された。しかしながら、この期間の後は、この信号は遙かに信頼性の乏しいものとなり、そしてトリガ動作は、プロセッサ３２を経由してだけ可能になる。かくして、図４に示された構成では、センサ３０の出力は、ｘ軸回りの車両の角速度が、所定のしきい値、この例では０．４ラジアン／秒より大きいときに判定を行う弁別器３５に対して与えられる。車両の瞬時角速度がこのしきい値を越えると、弁別器３５は、プロセッサ３４とタイマ３６の両方を始動する信号を与える。タイマ３６は、所定の期間、この実施例では７０ｍ／ｓの間、動作し、そしてこの期間はタイマから出力信号が与えられる。タイマ３６からの出力信号は、プロセッサ３４からの出力信号と共に、ＡＮＤゲート３７に供給される。このＡＮＤゲートの出力は、ＯＲゲート３３の第２の入力を形成する。ＯＲゲート３３の出力は、例えば可膨張性カーテンである安全装置３８の起動をトリガすることに使用される。
【００４３】
タイマ３６は、リセットデバイス３９によって、ωｘが０．４ＲＡＤ／Ｓ以下に低下したときに、そしてそのときにのみ、リセットされ、そしてこのようなリセットが起こるまで再始動することはできない。
【００４４】
このことの効果は、角速度が、高い角速度が検出された後の所定の期間内に、車両の初期速度に関係したしきい値を越えた場合に、トリガ信号が生成される点である。しかしながら、ロールの角度に関連したしきい値より大きい角速度が検出された場合はいつでも、トリガ信号は再び生成される。
【００４５】
図面の図５を参照すると、図４に示された構成と等価ではあるが、安全装置をトリガするために必要な「アーミング」構成を追加した１つの構成が示されている。
【００４６】
図５に示された構成では、角速度（ω）、横方向加速度（ａｙ）および車両速度（Ｖinitial）を指示するセンサ信号を与えるセンサ構成４０が設けられている。
【００４７】
このセンサ構成は、第１の弁別器４１に接続され、ここで、横方向加速度が所定のしきい値、この例では０．７ｇを越えたときに、判定がなされる。横方向加速度がこのしきい値を越えると、比較器４１は出力信号を与え、これがＡＮＤゲート４２に供給される。ＡＮＤゲート４２の他の入力は、上述したＯＲゲート３３の出力である。ＡＮＤゲート４２の出力は、安全装置３８を起動するためのトリガ信号である。
【００４８】
ＡＮＤゲート４２の出力は、トリガ構成４９に接続されている。
【００４９】
かくして、説明された実施例では、横方向加速度ａｙが所定のしきい値を越えた場合にだけ前記構成が「有効にされる」。横方向加速度がこのしきい値を越えない場合は、ＡＮＤゲート４２は常に禁止されている。
【００５０】
安全装置は、説明された本発明の実施例では、例えば可膨張性カーテンによって構成されることが予測される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  自動車の角速度を時間に対してプロットした図であり、あるプロットは車両がロールした状態に関連し、また他のプロットは車両がロールしていない状態に関連した種々のプロットを示す。
【図２】  自動車の横方向加速度を時間に対してプロットした図であり、あるケースでは車両がロールされ、また他のケースでは車両がロールされていないことを示す多数のプロットを有している。
【図３】  具体的な自動車の、横方向の初期速度に対する、安全装置の点火が必要とされる時期（ＲＴＦ）より前に起こる最大角速度をプロットした図である。
【図４】  本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図５】  本発明の第２の実施例を示すブロック図である。
【図１】
0004442743.tif 000003
【図２】
0004442743.tif 000004
【図３】
0004442743.tif 000005
【図４】
0004442743.tif 000006
【図５】
0004442743.tif 000007